Pędzący po torze, ostro wchodzący w zakręty i przeganiający konkurencję Speed Racer (Emile Hirsch) za kierownicą czuje się pewnie jak nikt. Speed, urodzony kierowca wyścigowy, jest dynamiczny, działa instynktownie, a przede wszystkim nie zna strachu. Jedynym konkurentem mógłby być dla niego jego ukochany zmarły brat – legendarny Rex Racer, który poprzez swoją śmierć podczas wyścigu pozostawił po sobie spuściznę, którą Speed pragnie wypełnić. Speed jest lojalny wobec rodzinnego wyścigowego biznesu, którym zarządza jego ojciec, Pops Racer (John Goodman), konstruktor szybkiego jak błyskawica pojazdu Speeda – Mach 5. Odrzucając lukratywną i kuszącą ofertę firmy Royalton Industries, Speed nie tylko doprowadza do furii jej maniakalnego właściciela (Roger Allam), ale sprawia również, że na jaw wychodzi przerażający sekret – wyniki niektórych największych wyścigów są ustawiane przez grupę bezwzględnych magnatów, którzy manipulują czołowymi kierowcami w celu pomnożenia swoich zysków. Jeśli Speed nie dołączy do ekipy firmy Royalton, jej właściciel postara się, aby Mach 5 nigdy nie przejechał już żadnej linii mety.

Speed może ocalić swoją rodzinną firmę oraz swój ukochany sport tylko w jeden sposób: musi pokonać Royaltona w jego własnej grze. Wspierany przez swoją rodzinę i wierną dziewczynę, Trixie (Christina Ricci), Speed łączy siły z dotychczasowym rywalem – tajemniczym Racerem X (Matthew Fox) – aby wygrać wyścig, w którym życie stracił jego brat: szalenie niebezpieczny rajd terenowy znany jako "The Crucible".

Film jest adaptacją japońskiego serialu anime z lat 60-tych. Opowiada o ambicjach młodego kierowcy rajdowego, który stara się osiągnąć sławe z pomocą swojej rodziny i pełnego gadżetów, zaawansowanego technologicznie samochodu 'Mach 5' zbudowanego przez jego ojca.

Rozgrzej silnik i zapnij pasy, aby wyruszyć w wysokooktanową przygodę ze Speed Racerem, w której rodzinny humor został brawurowo połączony z oszałamiającymi efektami specjalnymi. Dla Speed Racera nie ma nic bardziej naturalnego, niż siedzenie za kółkiem jego, szybkiego jak błyskawica, Macha 5. Z pomocą Taty i Mamy Racerów, dziewczyny Trixi, młodszego brata Spritle i tajemniczego Racera X, Speed weźmie udział w dzikim wyścigu, aby uratować rodzinny biznes i uchronić sport, który kocha. Gdy Speed wjedzie na tor, to nie będzie już zwykły wyścig. Będzie to przepełniona adrenaliną, mega szybka jazda do samej mety! Gazu, Speed Racer, gazu!!!

Tytułowy Speed Racer (Emile Hirsch) jest urodzonym kierowcą. W jego rodzinie każdy pasjonuje się samochodami – ojciec, Pops Racer (John Goodman) jest właścicielem wyścigowego biznesu i konstruktorem superszybkiego pojazdu Speeda; starszy brat Rex (Scott Porter) był królem wyścigów samochodowych, ale zginął tragicznie w wypadku; natomiast mama (Susan Sarandon), młodszy brat (Paulie Litt) i koleżanka Trixie (Christina Ricci) są wielkimi fanami Speeda. Gdy Racerowie  ochłonęli po stracie Rexa, pojawiły się nowe problemy: z pozoru zaufana firma Royalton Industries zaczęła okrutnie szantażować całą rodzinę.

Speed Racer (Emile Hirsch) jest młodym, utalentowanym kierowcą rajdowym. Jego kolejne zwycięstwa nikogo nie dziwią – wszak pochodzi z rodziny od lat związanej z wyścigami samochodowymi. Jego zmarły brat Rex (Scott Porter) był legendą toru, a ojciec (John Goodman) jest konstruktorem samochodów. Odrzucając propozycję lukratywnego kontraktu, Speed stawia rodzinny interes na skraju bankructwa. Jedynym wyjściem z sytuacji jest udział w niebezpiecznym wyścigu i pokonanie kierowców z ekipy Royalton Industries. Czy dzięki wsparciu rodziny, ukochanej Trixie (Christina Ricci) oraz tajemniczego kierowcy Racera X (Matthew Fox) Speedowi uda się zwyciężyć?